第五章 节 谷氨酸的发酵控制 .ppt

（3）发酵过程中pH的控制 ①添加碳酸钙法 当采用酸性铵盐作为碳源时，NH4+被利用，剩下的酸根引起pH下降，此时使用。 缺点：用量大，操作时易染菌，对产物提取有影响。 ②尿素流加法 优点：尿素的分解、利用和pH变化具有一定规律性，容易控制。 流加量和次数根据pH的变化，菌体生长、耗糖量、发酵阶段来确定。 ③液氨添加法 液氨的作用：作为氮源；调解pH。 使用方法：根据pH的变化自动控制流加。 (NH2)2CO 热 2H2O (NH4)2CO3 2NH3+CO2+H2O 热 3.发酵过程中供氧的控制 （1）临界溶解氧浓度 在此溶解氧浓度之下，微生物的呼吸速率随溶解氧浓度降低而迅速下降，此时的溶解氧浓度称为临界溶解氧浓度，以C临界表示，或以临界溶解氧分压PL临界表示。 一般好气性微生物的临界溶解氧浓度均很低，为0.003～0.03mmol/L。 谷氨酸产生菌PL临界是0.00326atm。 （2）好氧型微生物对氧的需求 1mol葡萄糖彻底氧化分解需6mol的氧；当糖用于合成代谢产物时，1mol葡萄糖约需1.9mol的氧。 氧在发酵液中的溶解度：0.22mmol/L。在谷氨酸发酵时，生产菌只要14s就能耗尽。 谷氨酸发酵中氧气的利用率为40%～60%。 （3）供氧对谷氨酸发酵的影响 供氧要满足菌体生长的要求；当发酵液中PLPL临界时，供氧充足，菌体生长速率达最大值。但是再提高供氧反而对菌体生长起到抑制作用。 发酵前期： 谷氨酸合成期，需要大量的氧。 （4）对供氧的控制 即发酵前期逐步提高通气量，发酵中期控制通气量在最高值并维持6～10h，发酵后期逐步降低气量。 在整个过程中，提高、维持以及降低通气量根据实际生产时菌体生长和产物生成的需氧量而定。 多级控制模式： 工厂中一般是根据OD值的变化和耗氧速率的变化来控制通气量。 国内有条件的工厂，发酵过程中使用覆膜电极测量发酵液的溶解氧来指导通气量的控制。 4.泡沫的消除 二、发酵过程的控制 （1）泡沫的种类 表面泡沫：正常形成 内部泡沫：染菌时形成，细小，均匀 （2）泡沫形成的原因 ①与发酵过程中的搅拌、通气有关。 ②与培养基的性质有关。 糖的水解程度 灭菌方法 ③与染菌有关。 （3）消泡的方法 ①物理方法：如改变温度 ②机械消泡：如耙式消泡器 优点：节省消泡剂，减少污染。 缺点：不能从根本上消除引起泡沫稳定的因素。 （3）消泡的方法 ③化学消泡：加入消泡剂 优点：消泡效果好，作用快，用量少。 缺点：可能会影响菌体生长或代谢产物的生成；增加染菌机会；添加过量会影响氧的传递。 ④发酵工业上采用机械消泡与化学消泡结合的方法。 （４）常用的消泡剂和使用方法 天然油脂类 高碳醇、脂肪酸和脂类 聚醚类 硅酮类 味精厂普遍采用ＢＡＰＥ（聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚）或ＰＰＥ（聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚）作为消泡剂。 使用方法 一次加入法 中间流加法 上述两种方法结合 二、发酵过程的控制 5.流加糖的控制 ①间歇流加法 　　一般在发酵残糖浓度为30ｇ／L左右时进行第一次流加。 　　控制流加糖的流量，使发酵残糖浓度维持在10 ～ 15ｇ／L。 要求：估算流加糖的量。 ②连续流加法 　　一般在发酵残糖浓度为10～15ｇ／L时，才开始流加糖液。 　　控制流加糖的流量，使发酵残糖浓度维持在10 ～ 15ｇ／L。 二、发酵过程的控制 6.发酵指标及其计算 　　产酸率是单位体积发酵液中含有谷氨酸的量，通常用g／L或g／１００mL来表示。 单罐产量可计算如下： 单罐的谷氨酸产量＝产酸率×放罐体积 （１）产酸率 　　放罐体积是发酵结束以后移交给提取工序的发酵液体积，通常以m3或L来表示。 　　放罐体积=培养基配制的体积+培养基灭菌耗用蒸汽的冷凝水体积+种子液体积+发酵过程所有流加物料的体积－发酵过程从排气带走水分的体积 （2）放罐体积 　　是产出的谷氨酸量与投入的葡萄糖总量的百分比。 （3）糖酸转化率 　　发酵周期是指发酵开始至结束整个过程的时间。 　　一个操作周期（ｈ）＝培养基灭菌、降温的时间+发酵罐空消的时间+接种的时间+发酵周期+放罐时间+其它辅助时间(如洗罐、拆检阀门等时间)。 　　可计算出一个发酵罐在一个月或一年内生产的产量。 例如： （4）发酵周期 二、发酵过程的控制 1.温度的控制 2.pH的控制 3.发酵过程中供氧的控制 4.泡沫的消除 5.流加糖的控制 小　　　结 第三节 提高发酵产率的主要措施 一、选育高产菌种，改良菌种性能 　　使新菌株生长、耗糖和产酸速率进一步提高，耐高温、高糖和高酸的性能有所改进。 二、改进发酵工艺 １．高初糖发酵 优点：操作方便